建筑混凝土結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

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    摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對建筑行業(yè)有了更高的追求，更加傾向于對于高層建筑的發(fā)展。主要目的在于使城市的發(fā)展可以有更快的進(jìn)程，除此之外也可以在發(fā)展的基礎(chǔ)上帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)向前推進(jìn)。對于高層建筑來說有多種技術(shù)形式，其中最為常見的是樁基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于可以更好適應(yīng)復(fù)雜地形，與此同時(shí)減少負(fù)荷。    
關(guān)鍵詞：建筑混凝土；結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)
引言：在對高層建筑的基礎(chǔ)形式進(jìn)行選擇時(shí)，更加傾向于樁基礎(chǔ)，主要在于這種基礎(chǔ)形式與其他基礎(chǔ)形勢相比有更多的優(yōu)勢，特別適用于一些復(fù)雜地形，除此之外對于一些軟弱地基來說也尤其適用。為了使得裝技術(shù)設(shè)計(jì)在應(yīng)用過程中，可以更好地與高層建筑進(jìn)行適應(yīng)，需要不斷的對其進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而保證施工過程可以更好地注意到需要解決的問題。
一、高層建筑樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)
第一對于樁基礎(chǔ)的優(yōu)勢來說，在對高層建筑進(jìn)行施工時(shí)，可以保證將樁基礎(chǔ)放置在地層較為深處的地方，除此之外，可以根據(jù)地質(zhì)情況的實(shí)際來決定裝基礎(chǔ)的具體深度，有些樁基礎(chǔ)甚至可以達(dá)到深度在五六十米左右，這樣更加有利于保障安裝時(shí)，有更加強(qiáng)勁的力度支撐樁子的穩(wěn)定性。一般情況下，為了保證具有較強(qiáng)的承載力和穩(wěn)定性，需要使樁基礎(chǔ)達(dá)到土層或巖石層，利于在應(yīng)用過程中使建筑可以有較強(qiáng)的承載負(fù)荷能力。
第二是對于樁基的擺放位置，一般情況下會(huì)將樁基豎向放置，這樣主要是為了保證可以有較大的剛度。在對樁基進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證可以有足夠的承受能力，來確保高層建筑物的荷載在規(guī)定范圍內(nèi)。除此之外，對于不均勻沉降問題來說，也是需要解決的主要問題之一，利用這種方向的樁基安裝，可以有效地減少不均勻沉降帶來的嚴(yán)重后果，這種方式對于高層建筑的穩(wěn)定性來說具有更加深遠(yuǎn)的影響意義。
第三是在對建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證可以有較強(qiáng)的抵抗建筑側(cè)向水平負(fù)荷的能力。這種情況無論是在單樁基礎(chǔ)還是群樁基礎(chǔ)上，都應(yīng)得到保證。使其有更強(qiáng)大的能力來抵抗來自于側(cè)向的傾覆力，對于建筑來說，保證不會(huì)因?yàn)檩^強(qiáng)的水平荷載而導(dǎo)致坍塌十分重要，在對樁型進(jìn)行選擇時(shí)，也要根據(jù)承載力的方向以及大小來決定。樁型之間的差異會(huì)導(dǎo)致承載力效果差別很大。
第四是在實(shí)際的使用過程中，不同的地基可能在下層還有不同的成分。例如有一些地基下不可能還有沙土或粉土等，這種情況下利用樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工，可以很好地保證在施工過程中樁基礎(chǔ)能夠達(dá)到液化土層。除此之外，再往下可以達(dá)到樁基礎(chǔ)的支撐點(diǎn)，這種情況下需要越過土層，直接達(dá)到堅(jiān)硬的巖石層。這種施工技術(shù)可以有效地減少在地震過程中引發(fā)的液化問題，更好的保證建筑的安全性。
二、建筑工程常用樁基礎(chǔ)類型
1.預(yù)制樁
對于預(yù)制樁來說，它有以下幾個(gè)特點(diǎn)，首先作為一種較為常用的機(jī)械設(shè)備，對這類設(shè)備的制作一般需在工廠提前完成。再有一系列的運(yùn)輸手段，將其運(yùn)輸?shù)焦こ淌┕さ闹付ǖ攸c(diǎn)。對于將其安裝到土層中這個(gè)過程來說，一般使用較為專業(yè)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行壓入，有一些設(shè)備可以使用振入的方式將其安裝到土層中。對于預(yù)制樁的分類來說，可以根據(jù)多種不同的角度將其分為多種類型，如果按照材料的區(qū)別進(jìn)行分類，可以將其分為木樁，鋼筋混凝土預(yù)制樁以及組合樁等多種類型。這些預(yù)制樁因?yàn)楦髯缘奶卣鞣謩e將其應(yīng)用在不同領(lǐng)域，存在優(yōu)勢的同時(shí)，也有其需要改進(jìn)的不足之處，需要不斷的根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
2.灌注樁
這種類型的樁基礎(chǔ)是目前高層建筑中較常使用的一種類型，主要由于這類裝基礎(chǔ)類型與其他類型相比有很多的優(yōu)勢，因此在選擇上更加具有優(yōu)先性。對于這類樁基礎(chǔ)在施工過程中的原理主要為，首先需要在地基上進(jìn)行鉆孔從而形成樁孔，形成樁孔的途徑有多種方式，其中包括可以通過使用較為專業(yè)的鉆孔設(shè)備進(jìn)行打孔，或者通過人為挖掘的方式對樁孔進(jìn)行設(shè)計(jì)。鉆孔完成之后需要將事件已經(jīng)處理好的鋼筋籠放入到孔內(nèi)，在放置過程中需要保證鋼筋籠可以與鉆孔更好的貼合，減少縫隙或其他混雜因素對貼合程度的影響。投放完成之后，需要利用混凝土對其進(jìn)行澆筑，澆筑的目的在于使得投放的鋼筋籠與鉆孔形成較為固定的形狀。在對鉆孔進(jìn)行澆筑時(shí)，需要根據(jù)鉆孔具體的成型要求以及澆筑的方式來選擇，通過這些方式的分類，可以將其分為泥漿護(hù)壁成孔灌注樁、長螺旋鉆孔壓灌樁等。根據(jù)不同的實(shí)際情況選擇合適的灌注樁來完成作業(yè)，可以更好地確保建筑施工順利的進(jìn)行。
三、樁基設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
1.剛性樁基設(shè)計(jì)
為了保障安裝過程中可以更加的高效和高質(zhì)量完成，需要對這類樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前進(jìn)行嚴(yán)密的實(shí)地考察，具體的考察內(nèi)容需要設(shè)計(jì)師根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際條件和情況進(jìn)行設(shè)定，首先需要對工程完成的地點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)科學(xué)的分析，從而確保土層的地質(zhì)可以達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外也要對工程的其他內(nèi)容進(jìn)行較為全面的整體考量，從而保證在對主創(chuàng)基礎(chǔ)進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，各項(xiàng)參數(shù)可以達(dá)到施工要求。具體的考察項(xiàng)目包括，在對樁基礎(chǔ)的平面尺寸和需要埋進(jìn)土層的深度進(jìn)行確定時(shí)，需要根據(jù)科學(xué)的計(jì)算方法來保障，確保獲得的數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確。這類項(xiàng)目完成之后，需要對樁基礎(chǔ)在施工過程中需要使用到的數(shù)量以及類型進(jìn)行確定，主要的確定方法要根據(jù)建筑物在施工過程中，需要承受的整體負(fù)荷以及其他混雜因素進(jìn)行排查，與此同時(shí)也要保證整體的平面布局更加舒適。最后是對承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，承載能力的估算對象不僅包括單樁，也包括埋藏在地基底的群樁。主要的檢測目的在于確定這兩類樁基礎(chǔ)是否可以在最大限度內(nèi)保證可以承受建筑物所產(chǎn)生的所有重量。對于剛性樁基礎(chǔ)來說，為了更好地確定在施工過程中使用到的樁子數(shù)量，在考量過程中要結(jié)合多項(xiàng)建筑特征進(jìn)行確定，其中包括建筑物的豎向荷載以及單樁承載力的特征性特點(diǎn)，只有將二者融合在一起進(jìn)行分析，才有利于對數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確確定。除此之外在這兩個(gè)樁基礎(chǔ)之間的距離進(jìn)行估算時(shí)，可以根據(jù)樁基礎(chǔ)的直徑進(jìn)行確定，一般情況下，兩者之間的距離與樁直徑的關(guān)系在3~4倍之間，這樣的倍數(shù)最為合適。除此之外，在設(shè)計(jì)過程中也要重點(diǎn)的將樁基礎(chǔ)之間對于荷載的分配，充分的考慮在內(nèi)，以此來保證無論是在選擇數(shù)量還是種類時(shí)，都可以有更多的信息進(jìn)行參考，確保在設(shè)計(jì)過程中更加高質(zhì)量，符合施工的要求。
2.減沉樁基設(shè)計(jì)
在對樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)考量，以此來保證設(shè)計(jì)過程更加準(zhǔn)確，其中需要參考的參數(shù)為具體的沉降量，這類樁基礎(chǔ)與其他的樁基礎(chǔ)相比，主要的優(yōu)勢在于可以對沉降進(jìn)行控制，以此來保證沉降作用更好地符合建筑要求。這種樁基礎(chǔ)的使用優(yōu)勢在于可以對較為復(fù)雜的地基和沉降要求進(jìn)行選擇，其中軟弱的地基與沉降要求高的工程尤為適合。減沉樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)思路主要為，可以更好的對天然地基的承載能力進(jìn)行利用，在設(shè)計(jì)過程中更加省力。除此之外，為了保證地基沉降可以在控制范圍內(nèi)，在應(yīng)用上也更加傾向于這類樁基礎(chǔ)，對于承載能力的控制可以使得單樁的承載力在最大程度內(nèi)發(fā)揮到極致。對于天然地基和樁基礎(chǔ)的共同使用，是將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起共同發(fā)揮作用，有利于減少設(shè)計(jì)過程中存在的不足。
3.試樁的重要性
在樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)之前需要對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格把控，其中包括試樁。試樁的主要目的在于減少設(shè)計(jì)階段由于對地質(zhì)情況不是很了解而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)失誤，主要為了保證在設(shè)計(jì)過程中對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)把握，需要控制差異。在設(shè)計(jì)時(shí)由于誤差的產(chǎn)生導(dǎo)致實(shí)際的承載能力計(jì)算值與具體的計(jì)算值存在偏差，這種偏差可以上下浮動(dòng)，可以小于實(shí)際值也可以大于實(shí)際值，但試樁的主要目的在于將這類誤差控制在合理范圍內(nèi)，在對樁數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)，有更加合理和科學(xué)的手段。使用實(shí)際測量的數(shù)值的優(yōu)勢在于可以更好的對樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行指導(dǎo)，減少設(shè)計(jì)過程中不必要的資金和人力投入。除此之外，獲得的現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)保證了在對樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有更好的準(zhǔn)確性。在樁基礎(chǔ)的規(guī)格、形式選擇以及施工過程評價(jià)過程中，為施工提供更加準(zhǔn)確的參數(shù)信息。
四、高層建筑樁基礎(chǔ)施工中存在的問題
在施工過程中，首先需要考慮在現(xiàn)場可能會(huì)遇到的各類復(fù)雜情況，其中包括施工條件的復(fù)雜以及難以控制的地質(zhì)條件，使樁基礎(chǔ)在施工過程中無法十分順利地完成。為了保證施工質(zhì)量不會(huì)受到干擾，在對設(shè)計(jì)過程進(jìn)行研究時(shí)，需要設(shè)計(jì)師對一系列可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)判。從而保證出現(xiàn)問題后，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。首先可能遇到的問題，包括持力層的起伏太大，這類問題是施工過程中經(jīng)常遇到的問題。會(huì)導(dǎo)致無法對施工現(xiàn)場進(jìn)行準(zhǔn)確控制，這種問題的主要發(fā)生原因在于勘察鉆孔之間的距離太大，一般情況下，為了減少這類情況的發(fā)生需要對現(xiàn)場進(jìn)行勘察，然后通過加密鉆孔的方式對特殊地質(zhì)進(jìn)行特別保護(hù)，所以在進(jìn)行雙控設(shè)計(jì)時(shí)首先需要保證使用較為合理的措施，減少這類問題發(fā)生的可能性；在獲取地質(zhì)報(bào)告的同時(shí)，需要保證地質(zhì)報(bào)告有較高的準(zhǔn)確性，才能對后期的施工進(jìn)行指導(dǎo)。但如果地質(zhì)報(bào)告中的數(shù)據(jù)存在誤差，就會(huì)導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)時(shí)無法針對準(zhǔn)確的信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)過程出現(xiàn)偏差，最終會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的樁基礎(chǔ)無法將其打入到地基土層中，最為嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致管樁出現(xiàn)多個(gè)斷裂的現(xiàn)象，這種結(jié)果十分嚴(yán)重，會(huì)為整個(gè)施工過程帶來不可估計(jì)的影響。最后是在設(shè)計(jì)過程中需要考慮到土層自身的情況，只有較多各方面的因素考慮在內(nèi)，才能保證在設(shè)計(jì)過程中可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，在對樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可能產(chǎn)生土層自身出現(xiàn)問題，而對設(shè)計(jì)進(jìn)程進(jìn)行干擾的情況，因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)嚴(yán)格地對土層進(jìn)行控制，保證施工過程中不會(huì)因?yàn)橥翆幼陨淼那闆r，為樁基礎(chǔ)施工帶來一系列的不利影響。
結(jié)束語
在對高層建筑進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要保證對于樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)閷τ谡w的設(shè)計(jì)構(gòu)架來說，樁基礎(chǔ)是否具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性，可以在很大程度上決定高層建筑的質(zhì)量是否符合要求。因此在對樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合施工地質(zhì)的實(shí)際情況進(jìn)行確定，熟練地掌握不同的樁基礎(chǔ)形式使用的條件與工程特點(diǎn)，確保施工過程的穩(wěn)定。
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